【毕业设计论文】数控车床进给机构设计【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 数控车床进给机构设计 摘要 作为机械系的一名学生，将来工作学习都会以机械为主，所以必须掌握好各种机 械的专业知识。机床课程设计是机电一体化专业教学中的一个重要的实践环节，学生 学完技术基础课和专业课后，它是培养学生理论联系实际、解决实际问题能力的重要 步骤。本课程设计是以机电一体化的典型课题- - - 机床进给机构的结构设计与控制系 统设计为主线，通过对系统设计总体方案的拟定、进给伺服系统机械部分设计、计算 以及控制系统设计，使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识，进 行一次机电结合的全方面训练，从而培养学生具有初步设计计算的能力以及分析和处 理生产过程中所遇到的问题的能力。论文中主要的内容及方法是精密执行机构的设 计，主要是考虑机床工作台传动装置的设计问题：要弄清机构或机械执行元件的主要 功能（传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等） ，进行力矩、负 载功率、惯性（转动惯量） 、加（减）速控制和误差计算。随着 2 1世纪的到来， 电 子技术不断的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术 带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动 化的发展。 关键词：机床；齿轮；丝杆；螺母；导轨；电动机 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 D e s i g n i n g O f T h e F e e d i n g M e c h a n s m O f N u m e r i c a l C o n t r o l M a c h i n e s Abstract As a student in the Department of Mechanical Engineering，future work will study mainly in machinery, it is necessary to master a variety of mechanical expertise. Machine Tools Mechatronics curriculum design is teaching an important part of the practice, students learning technical and professional courses after the basic course, it is to train students in integrating theory with practice, the ability to solve practical problems an important step. The course design is a typical mechatronics workbench machine - - - the subject of structural design and control system design of the main line, the overall system design through programming, to the servo system into the mechanical parts of the design, calculation and control system design, so that students can learn by integrated application of mechanical, electronic and computer knowledge, a combination of all aspects of electrical and mechanical training, so as to nurture the students with the ability to calculate the preliminary design analysis and processing, as well as the production process encountered 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 problems. Paper content and methodology of the main executing agency is the design of precision, machine table is mainly on account of the design of gear: To clarify the agency or mechanical components of the main functions of the implementation (transmission movement, power, location, installation, tuning, precise positioning or high- speed operation, etc.), for torque, load power, the inertia ( moment of inertia), increase (decrease) in speed control and error calculation. With the advent of the 21st century, electronic technology, the development of automatic information processing, data processing, as well as the emergence of computer, automation technology to bring a new concept of digital signal processing on the machine and process control, and promote the the development of automated machine tools. Key words: Machine Tool; gear ；Screw; Nut; Guides; Motor 目 录 1 绪论1 1.1 二十一世纪世界机床发展展望1 1.2 机床工业发展与方向.4 1.2.1 产品开发与技术引进4 1.2.2 通用机床与专用机床5 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1.2.3 自动生产线与加工中心.7 1.2.4 主机与元件.8 1.2.5 夹具与附件.9 1.2.6 大型企业与小型企业10 1.3 机床的分类. 11 1.4数控车床设计概述. 11 1.3进给伺服系统概述.15 1.4 数控系统部分设计17 2 横向进给系统的改造设计.18 2.1 横向进给系统的设计与计算.18 2.1.1 横向进给系统的设计18 2.1.2 横向进给系统的设计计算19 2.1.3 步进电机的选择.25 2.1.4齿轮强度校核.27 2.2.1 螺旋传动29 2.2.2螺母座的结构设计32 3 P L C 数控部分设计33 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3.1 概述.33 3.2步进电动机 P L C 控制系统 I / O 接线图设计.35 3.3步进电动机 P L C 控制系统梯形图设计.36 参 考 文 献.42 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 绪论 1.1 二十一世纪世界机床发展展望 进入 21 世纪，人类社会将逐步进入知识经济时代，知识将成为科技和生产发 展的资本与动力，而机床工业，作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装 备部门，毫无疑问，其战战略性重要地位、受重视程度，也将更加鲜明突出。 那么，在新世纪里，世界机床生产、需求和技术将如何发展呢？ 1、在 20 世纪微电子、计算机、网络技术的基础上，21 世纪 IT（信息技术） 与机床的结合将成为机床技术发展的主潮流。 在 2000 年 9 月美国芝加哥国际制造技术展（IMTS） 、10 月东京日本国际机床 展（JIMTOF）上，IT（信息技术）已成为展品一大特色，已向全世界发出信号， 机床的 IT 化将成为新世纪机床技术发展主潮流。IT 化主要表现在三大方面：一是 用于电讯、医疗、军工信息技术设施方面的精密、小型、高效机床将大大增加；二 是机床本身的无人化、智能化、集成化、利用 IT 实现自动检测、自动诊断、自动 调节、自动补偿的功能将日益完善；三是利用 IT 网络实现机床与工段、车间、工 厂、数据库、外界的联系将更加繁多。在 IT 化的基础上，将为 FMS、FA、CIMS 的下一步发展开道。 2、在机床生产、需求上，要求进一步提高精度、效率、自动化，以提高生产率、 劳动生产率，纳米技术将有新的突破。 在 21 世纪，为提高劳动生产率，创造出更多财富，机床将大力向高精、高效、 高自动化、多样性、成套性、综合性方面发展，而确保和提高精度是根本。随着世 界科技迅速发展，各种产品向小型化、精密化、轻量化发展，纳米技术需求日益强 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 烈。目前世界上非球面零件加工精密车床，主轴振摆已达 0.0001，X、Y、 Z 轴 控制分辨率已达 1nm。在 21 世纪，纳米技术将形成发展潮流，并将有新的突破。 3、节能环保机床将加速发展，占领广大市场。 目前能源紧张、环境污染，已威胁人类生存。节能环保已受到人们的广泛重视。 在 1998- 2000 年世界四大国际机床展上，节能环保、干切削、半干切削机床，已不 断出现，如一些先进车床、磨床、加工中心、齿轮机床，不用或少用冷却液，实现 干切削、半干切削，已经在现场使用，并在不断扩大市场。在 21 世界广大市场。 4、NC 机床在生产、需求、技术上将进一步发展，并将逐步加强先进制造系统 的研究开发。 随着微电子、计算机、网络技术、信息技术的进一步发展，在价格上降低，在 技术上提高， 机电一体化先进 NC 机床的生产和需求将进一步增多， 在精度、 效率、 自动化技术上日益提高。21 世纪，在美、德、日等工业发达国家，NC 机床将由目 前的成熟期走向兴旺发达、广泛使用期。如将 21 世纪分成三大阶段，2001- 20 31 年三十年为第一阶段， 2031- 2060 年三十年为第二阶段， 2061- 3000 年四十年为第三 阶段，每阶段各以其前一阶段之经济形势与机床水平为基础向前发展。20 世纪下 半期经济低速成长、波浪式前进，制造系统如 FMS、FA、CIMS 处于低潮。进入 21 世纪，第一阶段仍可能维持愿状发展，或稍有改善，有可能开始加强制造系统 科研发展。第二阶段形式好转，在上阶段基础上加强，第三阶段如经济形势良好， 则先进制造系统的研究开发有可能逐渐形成高潮。 5、先进科研、设计方法，CAD/CAE/CAM、CAPP、CAT、FEM 及先进管理， 经营方法将迅猛发展。 进入 21 世纪，如美、德、日工业发达国家，将逐步进入知识经济时代，知识在 推动工业生产、需求、技术方面发展的作用将愈益明显突出。各种工厂、软件将发 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 挥更大的作用。因此，各种产品，特别是作为复杂生产工具机床的先进科研、设计 方法、如 CAD/CAE/CAM、CAPP、CAT（计算机辅助实验） 、FEM（有限元分析方 法）及先进管理、经营方法等将获得迅猛发展。已经出现的 GT、JIT、精益生产、 敏捷制造、全能制造系统等将随着形式的发展，生产、需求、技术的不同，会有更 多的创新。 6、新工艺、新材料、新结构、新元件、各种机床配套基础元部件、刀具、测 量、控制系统等将有更多创新。 在 20 世纪末，由于高速加工工艺、人造树脂新材料快速造型新工艺、双层薄 壁床身立柱结构、直线电机、陶瓷轴承、磁力轴承、高速内装电机、CBN、多种薄 涂层、 各种新颖刀具、 无接触测量、 激光技术、 开放式与 PC 结合的 NC 系统、 N URBS （非均匀有理 B 样条插补方法） 、纳米技术等的研究开发突破，机床技术向高精、 高效、高自动化前进了一大步。特别是高速化、复合化、零件的一次装夹全部加工， 在提高机床的效率方面，形成发展高潮。FMS、CIMS 目前发展不上去，关键是价 格昂贵、技术上未全过关两大问题。在 21 世纪一、二、三阶段，机床和个环节的 技术开发，将按螺旋式上升，各个环节，特别是 NC 系统，将此起彼伏，不断有更 多的创新。 7、在 21 世纪，对素质、人才、科研、创新，用先进商品占领市场，其竞争将 空前激烈。 在 21 世纪，市场经济将变成一片汪洋大海。用先进商品占领国内外市场，经 济全球化，已成为不可阻挡的主潮流。美、德、日等工业发达国家，将率先进入知 识经济时代，成为全世界工业生产、需求、技术发展的先驱。知识对全球生产、需 求、技术的发展将日益起到更大的决定性作用。世界机床工业与机床技术的发展， 取决于社会需求、科技水平、人员素质三者的结合。在整个社会中，教育是基础， 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 关键是人才，核心是科技，用各种先进商品占领市场，其竞争、争夺将空前激烈。 1.2 机床工业发展与方向 机床是工作母机，机床制造业对国民经济的发展起着重要作用。建国初期，在 优先发展重工业的方针指导下，机床制造业迅速发展，按国民经济发展计划建立了 一大批机床制造厂，专业分工明确，机床型号齐全，形成了完整的通用机床制造体 系。向各行各业提供了大量的工作母机，有力地推动了国民经济的发展。 改革开放以来，国民经济飞速发展，给机床制造业带来了新的发展机遇，同时 也提出了更高的要求。然而由于长期在计划经济的条件下组织生产，不能很快适应 市场经济的要求，使国内很多机床厂家陷入困境。借鉴国外的经验，明确我们的发 展方向，迅速适应市场需求，是我国机床制造业面临的重要课题。 1 . 2 . 1 产品开发与技术引进 应用数字控制等先进技术，不断开发新产品，满足高质量、高效率和高灵活性 的要求是现代机床的发展特征， 并成为世界各机床厂家正在为之努力的目标。 因此， 国内很多厂家也在引进数控技术和产品，生产了各种类型的数控机床，从历届机床 展览会可见一斑，可以说中国的机床制造业的技术水平有了很大提高。但是，不能 不看到，大多数厂家在日趋激烈的市场竞争中，特别是在国际市场的竞争中仍显得 能力不足。 应当指出，新产品开发不是引进或仿制其他厂家的机型。引进或仿制的产品对 制造厂家是新产品，对市场却不是新产品。引进或仿制在一定时期是必要的，正如 在建国初期我们通过仿制前苏联的产品建立了中国的机床制造业体系一样， 在改革 开放初期引进技术可以使我们的机床制造业快速跟上世界先进水平。但是，这不应 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 是我们的唯一发展方向和最终目标。 新产品开发应该是指全新机型或现有产品的改进型。 目前， 在新产品开发方面， 美国的机床公司处在世界前列。为了适市场需求，G 按 S B 5 时，输入点 0 0 0 5 接通，则通电次序是 B B 、A A A 、C C C 、B B . . . . . . ，此时电机反转。按 S B 1 起动铵钮时，输入点 0 0 0 1 接通，步进电动机可以 实现三相六拍通电。 （4 ）脉冲控制器由 1 1 0 5 、1 1 0 6 、1 1 0 7 组成。步进电动机的脉冲频率控制按 4 种控制方式的要求可分为： 快速方式由辅助继电器 1 1 0 5 的常闭接点和其线圈构成的振荡器，该振荡器产 生的快速振荡脉冲，其周期为程序的 1 个扫描周期; 慢速方式由特殊继电器 1 9 0 0 产生 0 1 1 s 的时钟脉冲; 单步方式利用前沿微分指令（D I F U ），由辅助继电器产生单步脉冲，其脉冲频率 由 S B 6 控制; 脉冲控制器 1 1 0 7 产生不同频率的脉冲，作为移位寄存器的移位信号。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 致 谢 本论文由指导老师孙何俊审阅全搞。从课题的选择、方案制定、工作实施到论 文的撰写、修改无不渗透着老师的心血。孙老师以他严肃的科学态度，严谨的治学 精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在学习和毕业设计过程中给 予我很大的启迪与帮助，给我留下了极为深刻的印象，是他孜孜不倦的谆谆教导使 我得以顺利完成设计，是他的使我对以后的工作充满信心，教导我做事认真，态度 端正、谨慎。同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀。许多同组设计人员和 其他同学都提出了热情而中肯的建议，都对提高本论文质量给予了很大的帮助，我 在此致以衷心的感谢。 通过以上设计了解掌握了一种系统设计的思维方法。不仅提高收集、阅读、分 析和运用资料的能力，独立工作的能力，理论联系实际的设计和计算能力，和结构 设计与编制技术文件的能力，而且使我的专业知识得到了进一步的巩固。在此之中 遇到了一些问题，在老师和同学的帮助下得到了解决。由于自身的经验有限，面对 这些关键性问题只能从理论上去寻求解决的方法。因此，自己所设计的结构和运用 到生产实践中仍相距甚远。总而言之，这次毕业设计使我收益非浅，为我今后的工 作打下了良好的基础。 最后，由于我的水平和时间所限，误漏之处恐属难免，殷切期望广大老师随时 予以批评指正。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 参 考